基于新型阀芯的先导式水压溢流阀结构与仿真研究

发布时间：2017-07-27 06:20

  本文关键词：基于新型阀芯的先导式水压溢流阀结构与仿真研究

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【摘要】：水压阀作为水压传动技术的核心元件之一,其性能好坏对整个液压系统至关重要。鉴于水介质特殊的理化性质,水压阀存在气蚀、密封和润滑等严重影响工作性能及使用寿命的问题,而作为液压系统中主要元件之一的水压溢流阀显得更为突出。那么在充分考虑水介质理化特性的基础上,从结构、材料等方面着手,研发一种压力高、性能好及使用寿命长的水压溢流阀是十分必要的。 在详细介绍水压溢流阀工作原理、存在的关键技术问题以及相应解决措施的基础上,提出一种能有效抑制气蚀、振动和噪声的新型阀芯先导式水压溢流阀。基于AMEsim建立新型阀芯先导式水压溢流阀动态仿真模型并进行仿真分析,仿真结果表明新型阀芯的先导式水压溢流阀具有响应快、响应平稳等优点,其主要结构尺寸诸如阀芯质量、阻尼孔直径以及各液腔体积等对其动态特性影响较大,在结构设计时要慎重考虑。 水压锥阀作为新型阀芯先导式水压溢流阀的主要结构,其阀腔内的流场分布及气蚀发生机理是主要考察对象。基于计算流体动力学方法,建立水压锥阀流场仿真模型,得到阀腔内压力、速度以及湍动能等分布图,研究气蚀发生的根本原因,并进行结构优化研发一种能有效抑制气蚀、噪声和振动的水压锥阀。 摩擦、润滑一直是水压溢流阀的关键技术问题之一,表面微造型是解决表面摩擦、润滑及密封等问题的有力措施。基于微造型设计理论,提出一种带有微造型的水压溢流阀,采用CFD流场仿真技术验证其可行性。仿真结果表明,适当的微造型可以改善水压溢流阀阀腔内的润滑状态,单一微造型的形貌、几何尺寸以及分布密度是影响微造型润滑性能的关键因素。 总之,基于新型阀芯的先导式水压溢流阀具有响应快、稳定性好等优点,可有效抑制气蚀、振动和噪声等问题,改善阀腔内的润滑状态。研究结果对水压溢流阀的结构设计及性能分析有重要的参考意义和使用价值。
【关键词】：先导式水压溢流阀 动态特性 气蚀 流场仿真 微造型
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH137.52
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 插图或附表清单14-16
• 1 绪论16-26
• 1.1 概述16
• 1.2 水压传动技术的优势与应用领域16-18
• 1.2.1 水压传动技术的优势16-17
• 1.2.2 水压传动技术的应用领域17-18
• 1.3 水压溢流阀的研究现状及发展方向18-21
• 1.3.1 水压溢流阀的研究现状18-20
• 1.3.2 水压溢流阀的发展方向20-21
• 1.4 水压溢流阀的关键技术问题及解决措施21-24
• 1.4.1 水压溢流阀的关键技术问题21
• 1.4.2 解决措施21-24
• 1.5 课题的研究意义及主要研究内容24-26
• 1.5.1 课题研究意义24
• 1.5.2 课题研究主要内容24-26
• 2 新型阀芯的先导式水压溢流阀结构设计26-34
• 2.1 先导式溢流阀的工作原理26-27
• 2.2 新型阀芯的先导式水压溢流阀结构设计27-30
• 2.2.1 设计要求27
• 2.2.2 主要零件的结构27-28
• 2.2.3 主要结构尺寸的确定28-30
• 2.3 新型阀芯的先导式水压溢流阀材料选择30-32
• 2.4 本章小结32-34
• 3 新型阀芯的先导式水压溢流阀动态特性分析34-52
• 3.1 动态特性34
• 3.2 新型阀芯的先导式水压溢流阀动态特性分析34-49
• 3.2.1 先导式水压溢流阀数学建模34-38
• 3.2.2 先导式水压溢流阀动态建模38-39
• 3.2.3 先导式水压溢流阀动态特性分析39-49
• 3.3 本章小结49-52
• 4 水压锥阀阀口过流特性分析及优化52-74
• 4.1 流场仿真数学模型52-54
• 4.1.1 基本方程52-53
• 4.1.2 标准k-ε湍能模型53-54
• 4.1.3 气穴模型54
• 4.2 水压锥阀阀口过流特性54-69
• 4.2.1 几何模型55
• 4.2.2 仿真分析55-59
• 4.2.3 不同结构的水压锥阀59-69
• 4.3 水压锥阀的结构优化69-72
• 4.4 本章小节72-74
• 5 先导式水压溢流阀阀芯密封面微造型设计74-84
• 5.1 CFD模型的建立74-76
• 5.1.1 基本假设74
• 5.1.2 几何模型74-75
• 5.1.3 网格划分75-76
• 5.2 仿真结果及分析76-78
• 5.3 微造型形貌对润滑性能的影响78-80
• 5.3.1 不同微造型的几何模型78-79
• 5.3.2 仿真结果79-80
• 5.4 微造型几何尺寸及分布对润滑性能的影响80-83
• 5.4.1 微造型几何尺寸对润滑性能的影响80-82
• 5.4.2 微造型分布密度对润滑性能的影响82-83
• 5.5 本章小节83-84
• 6 结论与展望84-86
• 6.1 结论84-85
• 6.2 展望85-86
• 参考文献86-92
• 致谢92-94
• 作者简介及读研期间主要科研成果94

【参考文献】

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本文编号：580169